地震沉積學在辮狀河三角洲水下分流河道演化分析中的應用
——以春光探區(qū)新近系沙灣組一段為例

岳欣欣，楊道慶，林社卿，李艷然，李恒權，郭軍參

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450048；2.中國石化河南油田分公司，河南南陽 473132）

春光探區(qū)為準噶爾盆地西北緣主要的含油氣區(qū)，前人的研究主要涉及沉積特征、沉積模式及油氣成藏規(guī)律等方面[1-5]，但對不同期次砂體的演化分析尚未開展研究，常規(guī)技術手段在刻畫富砂儲層巖性圈閉時受限，導致其砂體展布規(guī)律不清、沉積期次不明，制約了單砂體的精細開發(fā)。目前研究區(qū)井網(wǎng)密度小且分布不均，開發(fā)井距在300 m 左右，最高可達1 000 m 以上，難以達到精細刻畫的需求。研究區(qū)地震資料品質高，為三維高精度滿覆蓋采集，常規(guī)疊后地震資料主頻約為60～70 Hz，其上下泥巖隔層厚，地震波組反射清晰，3～5 m 的薄儲層可以識別[6]，為利用地震沉積學技術研究沉積演化及砂體期次奠定了良好的基礎。地震沉積學由曾洪流在1998 年提出[7-10]，在精細刻畫薄儲層的沉積相的平面展布特征及其沉積演化等方面應用較廣[11-16]，如朱筱敏利用地震沉積學刻畫出辮狀河三角洲水下分流河道砂體的展布形態(tài)[10]；樊曉伊應用地震沉積學在多物源的復雜沉積體系中進行沉積分析取得良好的效果[11]；張以明利用地震沉積學研究冀中坳陷淺水三角洲的沉積演化[12]。上述研究凸顯了地震沉積學針對沉積邊界刻畫的優(yōu)勢以及對薄砂層較強的識別能力，但較少涉及到單砂體期次的刻畫研究。

本文以車排子凸起春光探區(qū)新近系沙一段為例，利用地震沉積學的關鍵技術，通過分析研究區(qū)的沉積演化，厘清砂體展布規(guī)律及沉積期次。此次研究將地震沉積學技術方法成功應用到單砂體期次的精細刻畫中，使地震沉積學的研究向深度發(fā)展，更好地為油氣田的勘探開發(fā)提供技術支撐。

1 研究區(qū)概況

車排子凸起位于準噶爾盆地西北緣斜坡帶上，為晚海西期形成的三角形古隆起，由北西向南東方向傾沒[17，18]，凸起經(jīng)歷多次強烈的構造運動，長期遭受剝蝕，古近紀之后，喜山構造運動導致凸起構造反轉，形成北高南低的構造格局，整體快速沉降，沉積了厚度較大的新生代地層[11，17]。春光探區(qū)位于車排子凸起東部，其西北以扎伊爾山為界，南鄰四棵樹凹陷，向東以紅-車斷裂帶與昌吉凹陷以及中拐凸起相接（圖1）?；诪槭肯的?guī)r，二疊系、三疊系及侏羅系地層全部被剝蝕，白堊系及新近系地層由南東向北西超覆沉積，新近系沙灣組地層厚度大，分布范圍廣，自下而上為沙一段、沙二段和沙三段。沙一段、沙二段以辮狀河三角洲為主[19]，巖性較細，紫紅色、紅色、棕紅色與灰色泥巖交替發(fā)育，含礫砂巖、中細砂巖發(fā)育；沙三段發(fā)育沖積扇，北部砂礫巖、含礫砂巖發(fā)育，厚度大；南部發(fā)育大套紫色、棕色泥巖夾少量粉砂巖、泥質粉砂巖。

圖1 研究區(qū)構造位置及地層系統(tǒng)（據(jù)文獻[11]，有改動）

2 沉積特征

本次研究的目的層為沙灣組一段二砂組（N1S1Ⅱ），紅色泥巖與灰色泥巖頻繁交替出現(xiàn)，發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積[4，5]，巖性主要為灰色泥巖、紅色泥巖、含礫細砂巖及細砂巖，砂巖以巖屑砂巖為主，分選較差，顆粒大小混雜，磨圓中等，多為棱角-次棱角狀，雜基含量低，以顆粒支撐為主，膠結物較少，主要為方解石。

N1S1Ⅱ砂組水下分流河道微相發(fā)育，測井曲線以箱形為主，垂向上表現(xiàn)出正粒序的特征，多見河道沖刷面。研究區(qū) N1S1Ⅱ砂組東南部砂體較厚，西北部較薄。整體上，N1S1Ⅱ砂組以水下分流河道為主，發(fā)育規(guī)模大，春121E 井及春71 井連線以西，水下分流河道呈條帶狀發(fā)育，決口扇、廢棄河道及分流間灣較發(fā)育，由于分流間灣泥巖的遮擋，砂體連續(xù)性差，垂向上具有泥包砂的結構特征，砂體易于識別和刻畫，為砂體期次分析奠定了基礎；春121E 井及春71 井連線以東，沉積砂體平面上連片、剖面上互相疊置，縱向、橫向連通性均較好（圖2），砂體期次難以劃分，不利于砂體的識別和刻畫，此次暫不進行研究。

前人對沉積體系研究較多，隨著勘探開發(fā)的進一步深入，對砂體的精細刻畫顯得尤為重要。本次研究旨在通過地震沉積學手段還原水下分流河道的演化過程，進而分析水下分流河道砂體所形成的巖性圈閉的發(fā)育類型及位置。

圖2 N1S1Ⅱ砂組砂層最大波谷振幅屬性及沉積相

3 地震沉積學

3.1 90°相位轉換

90°相位轉換是地震沉積學研究的關鍵技術之一，常規(guī)地震處理得到的零相位數(shù)據(jù)及其地震同相軸反映的是地層界面的波阻抗關系，對巖性沒有實際的指向意義，而地震沉積學的研究基礎是建立地震同相軸與巖性之間的關系。通過利用90°相位轉換，將地震響應的主波瓣移至薄層砂體之間[10，11]，進而建立地震同相軸與薄層砂體之間的關系，最終賦予同相軸地質含義。本次研究中使用的原始疊后地震數(shù)據(jù)的子波相位為0°（圖3a），經(jīng)過90°相位調整后（圖3b），測井曲線與地震同相軸對應性較高，薄層砂體基本都對應于紅色同相軸（波谷），而泥巖基本對應于黑色同相軸（波峰）。

3.2 等時地層格架建立及地層切片提取

建立精確的等時地層格架是地震沉積學研究的關鍵性基礎工作，前人在建立等時地層格架時，往往以三級層序或者體系域界面作為約束進行地層切片[20-24]，提取的切片對于勘探早期而言比時間切片和沿層切片更具有等時性，隨著勘探開發(fā)的深入，繼續(xù)使用三級層序內的地層切片稍顯粗糙。因此，利用四級層序的邊界（一般對應砂組）作為約束內插并提取地層切片進行沉積解釋，以符合高成熟油田的勘探需求。在針對辮狀河三角洲地層進行對比時，可采用普遍發(fā)育的三角洲前緣泥巖作為可靠的等時對比標志，N1S1Ⅱ砂組頂部及底部均發(fā)育一套在全區(qū)普遍存在的泥巖沉積；N1S1Ⅱ砂組底部發(fā)育一套淺灰色泥巖，厚度約2～10 m，自然電位曲線接近泥巖基線，地震同相軸表現(xiàn)為中-強振幅，連續(xù)性中等；N1S1Ⅱ砂組頂部發(fā)育一套全區(qū)穩(wěn)定存在的灰色泥巖，厚度約5～15 m，自然電位曲線接近泥巖基線，地震同相軸表現(xiàn)為強振幅，連續(xù)性好。本文以兩套泥巖所對應的地震同相軸進行內插并提取了 N1S1Ⅱ砂組的地層切片，切片的時間間隔約1 ms。

3.3 典型地層切片解釋及沉積演化

圖3 地震剖面對比

地層切片解釋是將地震數(shù)據(jù)在現(xiàn)代沉積、測錄井、露頭及鄰區(qū)實例等約束條件下識別沉積現(xiàn)象的過程[23-24]。N1S1Ⅱ砂組沉積過程中，水下分流河道砂體經(jīng)歷了多期的遷移，其疊置關系較為復雜。本次研究從下到上共篩選出4 張典型的地層切片進行地質解釋，進而確定N1S1Ⅱ砂組的演化過程。圖4 中地層切片a和b 分別代表著N1S1Ⅱ3小層的早、晚期，c 和d 分別與N1S1Ⅱ4小層的早、晚期相對應。在N1S1Ⅱ3小層沉積早期（圖4a），研究區(qū)中部的北東-南西方向發(fā)育多條高彎度水下分流河道，水下分流河道間發(fā)育分流間灣、多個小型決口扇及散落狀分布的廢棄河道；東南部此時發(fā)育呈連片分布高振幅值的偏砂相異常體，解釋為低彎度分流河道，內部發(fā)育多個分流間灣。在N1S1Ⅱ3小層沉積晚期（圖4b），由于多期高彎度分流河道的遷移疊置使得河道明顯變寬，平面分布范圍明顯增加，廢棄河道及分流間灣發(fā)育范圍明顯變小，此時和N1S1Ⅱ3沉積早期相比，高彎度分流河道的主體由東南向西北明顯遷移，東南部低彎度分流河道的發(fā)育規(guī)模也明顯增大。

在經(jīng)歷短暫的沉積間斷后，N1S1Ⅱ4小層分流河道砂體的發(fā)育規(guī)模、發(fā)育位置發(fā)生明顯地改變，N1S1Ⅱ4小層沉積早期（圖4c），研究區(qū)西部春98 井區(qū)及春33 井區(qū)發(fā)育兩條寬度較大的高彎度分流河道，分流間灣發(fā)育規(guī)模較小，廢棄河道零星分布，反映來自東北方向的物源供給較為充足，此時東南部發(fā)育低彎度分流河道，在N1S1Ⅱ4小層沉積晚期（圖4d），春98 井區(qū)的分流河道開始逐漸廢棄，分流間灣發(fā)育，春33 井區(qū)的高彎度分流河道依然較為發(fā)育。

4 應用分析

4.1 確定圈閉的發(fā)育類型

圖4 典型地層切片及沉積學解釋

通過分析N1S1Ⅱ3小層的沉積演化過程可知，高彎度分流河道砂體是從南東向北西的遷移，在不同井區(qū)發(fā)育的巖性圈閉成因類型不同（圖5）：①早期的河道砂體廢棄后形成的圈閉，即圖 4a′中春 119E井、春71 井附近；②水下分流河道砂體演化過程由于砂體的橫縱向不連通形成的圈閉，對應圖4b′中春106 井、春88 井附近，其成藏的關鍵在于砂體的縱、橫向的連通性；③分流河道砂體尖滅形成的圈閉，對應于圖4a′、圖4b′砂體尖滅線的春33 井附近。對比N1S1Ⅱ3小層和N1S1Ⅱ4小層的沉積演化過程可知，N1S1Ⅱ4小層不存在明顯的砂體平面遷移，而是兩條規(guī)模較大分流河道砂體發(fā)育、廢棄的過程，故該小層圈閉發(fā)育類型不同于N1S1Ⅱ3小層，主要發(fā)育兩種類型的圈閉（圖5），類型①主要發(fā)育在春98 井、春106 井附近（圖4c′）；類型③主要發(fā)育在春33 井附近（圖4d′）。由于N1S1Ⅱ4小層水下分流河道范圍相對固定，形成類型②的可能性較小。

圖5 春光探區(qū)N1S1Ⅱ砂組圈閉類型

4.2 預測未知井點砂體期次

由于井網(wǎng)密度小，潛在的目標井點的砂體期次往往難以進行可靠預測，而通過密集、準確的地層切片可以較好地反映砂體的遷移、疊置規(guī)律，進而實現(xiàn)對砂體期次的精確刻畫。以春106 井區(qū)為例，在N1S1Ⅱ4小層內部自下而上連續(xù)提取了四張地層切片（圖6），從圖6a 中可以看出，春98 井、春120井及春106 井為強正振幅異常體，代表偏泥巖相沉積，春105 井此時為強負振幅的偏砂相沉積，因此春105 井砂體最早開始發(fā)育；從圖6b 中可以看出，春98 井、春120 井及春105 井為強負振幅的偏砂巖相沉積，春106 井依然為強正振幅異常體，此時，春98 井、春120 井及春105 井砂體發(fā)育，而春106井依然以偏泥相的細粒沉積為主；圖6c 中四口井均為強負振幅異常體，此時春106 井已經(jīng)開始沉積砂體；圖6d 中只有春106 井為強負振幅異常體，其他三口井均表現(xiàn)為強正振幅，表明泥巖較發(fā)育。綜上所述，春 105 井最早開始沉積砂體，春 98 井及春120 井其次，而春106 井最后接受沉積，且春98 井、春120 井及春105 井發(fā)生沉積間斷要早于春106 井，這與實鉆結果完全一致，證明根據(jù)鄰井資料利用連續(xù)地層切片預測砂體期次的可行性。

圖6 春106 井區(qū)N1S1Ⅱ4 砂組地層切片

5 結論

（1）針對準噶爾盆地車排子凸起春光探區(qū)新近系N1S1Ⅱ砂組，通過90°相位轉換、等時地層格架建立及地層切片研究，展示了高成熟油田四級層序內三角洲前緣水下分流河道砂體的平面分布和演化過程。

（2）N1S1Ⅱ3小層的沉積演化是多條高彎度分流河道從東南向西北的遷移過程，發(fā)育三種類型的圈閉；而N1S1Ⅱ4小層的沉積演化是兩條規(guī)模較大分流河道砂體發(fā)育、廢棄的過程，發(fā)育兩種類型的圈閉。

（3）根據(jù)鄰井資料利用連續(xù)地層切片成功地對未知井點砂體期次的精確預測，證明利用地震沉積學預測砂體期次可行。